Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 42
Текст из файла (страница 42)
рода Ухудшение характерис- тик лампы Старение кварца 11ЛЬ МЕТОДЫ СВЕРКИ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ Сверна времени в СРНС проводится для выявления ухода бортовой шкалы времени относительно эталонной шкалы НХВ. По размеру ухода можно судить о функционировании БХВ и о необходимости коррекции бортовой шкалы. В общем случае, ведя прием радионавигационного сигнала на пункте сверки, определяют значение времени в бортовой шкале на момент излучения сигнала НИСЗ. К моменту приема сигнала значение времени в бортовой шкале !еам изменится и будет определяться выражением !вам=1„,„+Ир+Ир,+И„р, где Ир — время распространения сигнала на трассе НИСЗ— Земля; И„, — «отставание» бортового времени, вызванное релятивисткими эффектами; Иир — прочие аппаратуриыс и методические погрешности.
Времи распространения сигнала Ир определяется расстоянием между НИСЗ и пунктом сверки и скоростью распространения радиоволн. Прн этом необходимо учитывать, что в фазу радионавигационного сигнала, являющуюся носителем информации о бортовом времени, вносятся дополнительные фазовые сдвиги за счет рефракционных явлений в ионосфере и тропосфере. Существенный вклад в погрешность определения 138 Необходимо отметить, что на уход бортовой шкалы времени немалое влияние оказывают и индивидуальные особенности 'того нли иного образца БХВ.
Это — точность установки номинала частоты опорного генератора, точность воспроизводимости частоты от включения к включению, шумовые характеристики электронной схемы БХВ и др. Основные характеристики некоторых типов спутниковых бор-, товых стандартов частоты приведены в табл. 11.1..193, 131]. времени распространения могут вносить задержки сигнала в наземной и бортовой аппаратуре радиоканала. Поэтому наземная аппаратура периодически калибруется н задержка учитывается при сверне шкал.
Релятивистские эффекты порождают различное течение времени на НИСЗ и на наземном пункте. Это вызвано, с одной стороны, относительным движением систем отсчета и, с другой, изменением течения времени под влиянием гравитационного потенциала [103]. Знание с высокой точностью параметров взаимного движения НИСЗ и наземного пункта на моменты сверки позволяют рассчитать величину б1р, с точностью до единиц наносекунд [1121.
В зависимости от процедуры определения времени распространения сигнала от НИСЗ до наземного пу1йкта различают пассивный н активный методы сверки времени. При пассивном методе сверки времени на наземном пункте принимают радионавигационный сигнал и фиксируют значение времени бортовой шкалы. На основе данных траекторных измерений вычисляют дальность до НИСЗ и определяют время распространения сигнала. При этом учитывают параметры, характеризующие состояние ионосферы и тропосферы на трассе НИСЗ— Земля. Для проведения высокоточной сверки необходимо рассчитывать дальность до НИСЗ с погрешностью до 1 м, что требует использования измерительных систем высокой точности.
С другой стороны, для учета рефракцнонных погрешностей необходимо иметь надежную модель распространения радиоволн. После проведения серии измерений, используя известные методы статистической обработки информации, определяют значения расхождения бортовой и наземной шкал времени.
Метод сверки временных шкал, подобный описанному, используется в СРНС «Глонасс» и «Навстар». При активном методе сверни для определения времени распространения привлекаются измерительные каналы Земля— НИСЗ и НИСЗ вЂ” Земля. Время между посылкой запросного и приемом ретранслированного навигационным искусственным спутником Земли сигнала составляет удвоенное значение времени распространения б1,. Рефракцнонные и прочие погрешности учитываются расчетным путем так же, как и при пассивном методе, с'прмощью поправок, Выбор метода сверки временных шкал зависит от требуемой точности сверки, знания модели распространения радиоволн с целью расчета рефракционных поправок, точности расчета положения НИСЗ на моменты сверни и т. д.
Ясно, что активный метод более прост и методическом обеспечении и прочих равных условиях позволяет реализовать более высокие точности, но требует дополнительной аппаратуры как на наземном пункте, так и на борту НИСЗ. ию Значение бортового времени, полученное одним из описанных методов, сравнивается с временем НХВ, в результате чего и определяется расхождение шкал и его знак. Поправка к бортовой шкале времени, формируемая в виде кода коррекции, поступает в пункт управления для передачи на НИСЗ.
Полезной оказывается также оценка относительного ухода частоты БХВ. По результатам сверки можно установить закономерность ухода шкалы времени БХВ и прогнозировать его на определенные интервалы времени. Параметры модели ухода БХВ (например, в виде коэффициентов аппроксимирующего полинома) включаются в состав информационного кадра навигационного. сигнала и используются П для повышения точности местоопределения [! )2] (см. гл. !0).
При недостаточной инструментальной точности коррекции бортовой шкалы может рассчитываться значение дополнительной поправки к бортовой шкале, которая также вносится в кадр навигационного сигнала. Другой важной стороной использования СРНС является передача сигналов единого времени. Без особых трудностей шкала системы может быть синхронизирована со шкалой системы единого времени (СЕВ). Расхождения шкал, выявляемые в процессе синхронизации, фиксируются как поправка к системному времени. Эта поправка в виде соответствующего кода вносится в состав кадра навигационного сигнала.
Потребители в процессе навигационного сеанса определяют системное время, а учитывая указанную поправку, и время в шкале СЕВ. 1!.3. КОРРЕКЦИЯ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ Необходимость в коррекции бортовых шкал времени НИСЗ возникает в нескольких случаях; при первоначальном включении БХВ после вывода НИСЗ на орбиту, при уходе шкалы БХВ относительно шкалы НХВ, превышающем допустимое значение, при переключении резервных блоков БХВ. Коррекция может выражаться в совмещении временных интервалов бортовой н наземной шкал или в приведении в соответствие их оцифровки. В первом случае операция 'носит название фазирования БШВ, во втором — коррекции кода БШВ. При фазировапии управли1о)цие команды воздействуют па блок делителей БХВ, а при коррекции кода — па блок кодирования (оцифровки) меток времени. Управление бортовой шкалой времени при фазировании осу.
ществлястся двумя способами: установкой в нулевое состояние блока делителей и сдвигом шкалы бортового времени на значение, необходимое для совмещения с наземной шкалой. ' При установке БШВ в исходное состояние с наземного пункта управления подается команда, привязанная к «нулевой» метке 190 времени НХВ. При этом подача команды производится с упреждением на время распространения радиоволн от наземного пункта до НИСЗ. Шкала времени БХВ устанавливается в нулевое ~остояние независимо от того, какое значение времени было до фазирования.
Обычно бортовая шкала переводится в пулевое состояние после вывода НИСЗ на орбиту, включения резервных блоков БХВ или грубых сбоев в отсчете бортового времени. Точность такого способа фазирования определяется аппаратурными погрешностями, точностью расчета времени распространения радиоволн и флуктуационными задержками приемопередающего тракта Земля — НИСЗ. При фазировапии сдвигом шкалы бортового времени команда изменяет коэффициент деления в блоке делителей БХВ. Время воздействия команды зависит от величины необходимой коррекции, которая закладывается в код этой команды, и таким образом к бортовому времени прибавляется или из него вычитается некоторое значение, определенное по результатам сверки.
Этот 'способ фазировання более точен, так как не зависит от параметров радиолинии и наземной аппаратуры. Сочетание обоих способов фазирования позволяет оперативно и рационально управлять бортовой шкалой времени НИСЗ и добиваться точности совмещения временных интервалов со шкалой НХВ до десятков наносекунд. Коррекция кода БШВ производится, когда имеет место расхождение в оцифровке временных интервалов бортовой и наземной шкал времени. Обыч1ю расхождение в оцифровке может быть при начальном включении БХВ, сбоях счетчиков бортового времени и сдвиге шкалы на целое число единиц времени. Команда на коррекцию кода БШВ формируется на наземном пункте и содержит информацию об оцифровке соответствующих временных интервалов наземного хранителя. После приема на борту НИСЗ команда поступает на вход кодирующего устройства БХВ и в соответствии с заложенным кодом производится коррекция состояния счетчиков бортового времени.
Ы.А СПОСОБЫ УЧЕТА В НАВИГАЦИОННОМ СЕАНСЕ СМЕЩЕНИЙ ЕРЕМЕННЫХ ШКАЛ НИСЗ В СИНС, управляемых с огрнипчсши~й территории, коррекции временных шкал путем непосредственного изменении (сасдспни) фаз генераторов НИСЗ может произнодиться лишь периодически. В интервалах времени между сведениями БХВ работают автономно, что приводит к снижению точности сипхрш1изацнн из-за погрешностей сведения и хранения шкал, Погрешности хранения шкал времени определяются главным образом нестабильностью генератора БХВ и релятивистскими эффектами. Точность синхронизации можно повысить алгоритмическим спо- 191 собом путем учета систематических смещений шкал времени. При алгоритмической коррекции на время автономной работы БХВ задается модель ухода его шкалы, параметры модели определяются в пункте сверки и передаются потребителю вместе с эфемеридной информацией. Нестабильность .генератрра вносит в измерения погрешности как случайного, так и систематического характера. Вид и размер возмущений определяются физнческимк принципами построения и конструктивными особенностями генератора.
Так, возмущения частоты цезиеаого стандарта представляют собой белый шум; частоты кварцевых и рубидиевых стандартов кроме случййных возмущений имеют и скстематнческие дрейфы [82, 89, П2]. При разработке алгоритма ввода поправок систематические дрейфы могут аппроксимироваться, например, полиномиальными функциями времени; степень полинома определяется интервалом аппроксимации и требуемой точностью представления. Если модель ухода достаточно хорошо описывает реальные процессы, то после учета смешений временной шкалы НИСЗ путем ввода поправок остаточнаи погрешность синхронизации БХВ определяется двумя факторами: погрешностью знания параметров модели и случайными, непрогнозируемыми возмущениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
